水性自交联聚氨酯分散体和聚氨酯:丙烯酸类混杂分散体制造技术

本发明专利技术涉及一种包含作为单独颗粒或作为复合颗粒的官能化聚氨酯聚合物（Ａ）和官能化乙烯基聚合物（Ｂ）的混杂聚合物分散体，其中聚氨酯聚合物在高沸点氧化的聚结溶剂中制备，所述溶剂不含有与异氰酸酯反应的官能团并且在水分散之后仍保留。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在水中可用作混杂聚合物分散体的可交联聚氨酯分散体，所述混杂聚合物分散体包含作为单独颗粒或作为复合颗粒的官能化聚氨酯聚合物(A)和官能化乙烯基聚合物(B)。有关生态问题的日益关注已引起对职业保健和环境具有较少化学影响的涂布技术的研发。水性涂料由于其生态背景构成了很大且很重要的工业用产品种类。为了继续积极地影响挥发性有机化合物(VOC)如溶剂和胺的减少以及危险和有毒组份如一些残余单体、交联剂、乳化剂、杀生物剂、催化剂等等的抑制，正在进行认真的研究和开发活动。聚氨酯分散体(PUD)是一种可响应上述生态要求同时在许多涂布基材上提供与耐机械和化学性有关的高级性能的快速发展的聚合物种类。包括使用所述聚氨酯分散体的混杂技术的开发由于其自交联性能能够克服母体聚氨酯聚合物的较高初始成本并增强来自所存在的许多聚合物骨架的优势，而不需要外加交联剂且不存在使用前有限的适用期的不适。涉及聚氨酯分散体的混杂化学品已描述了多次。例如，专利US5,541,251描述了一种含水自交联树脂组合物，所述组合物包含至少一种含有阴离子盐基团作为唯一的侧链官能团的聚氨酯聚合物和至少一种含有乙酰乙酰氧基烷基酯官能团作为侧链并且在成膜期间或之后能够与聚氨酯聚合物反应的乙烯基聚合物的水分散体，并且导致具有非官能组份未发现的性能的聚合物膜的形成。这些水性分散体所需要的最重要的性能是室温下良好的成膜性，和干燥时快速形成最佳且不变化的涂层硬度。上述最后的要求由现有技术难以满足。成膜已很多地描述于，例如S.T.Eckersley的“Mechanism ofFilm Formation from Polymer Latexes”，J.Coating Techn.，62，780(1990)。通常认为成膜以3个连续步骤的方式发生1)水分蒸发2)毛细管力3)颗粒聚结。颗粒聚结意指两个相邻颗粒的聚合物链的相互扩散并且甚至在热固性胶乳膜的交联的较复杂情况下也进行了研究，例如在M.A.Winnik，Journal of Coatings Technology，74，925，49(2002)中。“最小成膜温度”(MFFT)可用试验确定，并且构成了聚合物分散体在水中的固有特征。水性涂料的干燥包括水分蒸发和由分散在水中的聚合物颗粒成膜。涂料的总体干燥方法还可用实验的方法通常通过缓慢移动针在干燥膜上留下痕迹来实现。这种方法已大量用于研究醇酸树脂的干燥。根据成膜过程中水分蒸发的状态确定5个区流平＞基底(basic)痕迹＞剥离膜＞表面痕迹＞干燥膜。上述最后一点相应于“开放时间”，所述“开放时间”是达到无穷大粘度所需的时间。干燥时间大大取决于外部因素(温度、湿度、气流、膜厚度、表皮形成…)，但聚合物分散体特性也是重要的(含水量、聚合物特性、添加剂)；开放时间据显示与“体积对质量的比率”有关，而“体积对质量的比率”受到给定pH下聚合物的极性和助溶剂的存在的影响。上述现象很好地描述于称作“Rheological Changes during the Drying of a Waterborne LatexCoating”，F.Loflath，J.Coating Techn.，69，867，1997的文献中。对于水性聚合物的涂料而言实际上可发现两种情况。在高温(工业施涂用涂料)下，根据膜厚度和烘箱性能以及停留时间，将开放时间降低至分钟-标度或者甚至秒-标度。在室温(并且对于DIY施涂而言，甚至降至5℃)下，良好的成膜是前提条件。干燥用时间标度为约1小时，并且对于施涂而言，上述采用“针方法”测量的“开放时间”是无关的(即，几分钟差别未对最终用户产生实际差别)。直接干燥工艺(开放时间)之后，膜刚刚形成并且显示出一定硬度-由此提供了相对的防划伤、粘连和吸尘性-如“Factors AffectingDirt Pick-up in Latex Coatings”，A.Smith，J.Coating Techn.，68，862，1996中所述。室温下达到稳态涂层硬度所需要的并且与其用法相适应的时间与用户特别有关。称作快硬性的上述性能涉及快速达到最佳且无变化的硬度的涂层。这对于DIY的市场而言是很重要的要求，因为假定用户在室温下涂漆之后很快正常使用经涂布的基材(例如，木材)(防吸尘、粘连性，防划伤和粘合性)。上述现象最好采用摆测硬度测量法(Konig，Persoz)的动力学测定并且所用时间标度为1小时-7天。对于快硬性而言重要的外部参数是温度、相对湿度和涂层厚度。现有技术并不特别关注改进快硬性研发，尽管一些专利中有时将其提及作为专利技术的非特定内容之一。在大多数情况下，根据现有技术涂层的(最终)硬度与在有/没有暗示(半)互穿网络的情况下的(自)交联相联系，并且其中脂肪酸化合物的空气干燥可构成特定情况。室温下(自)交联之后获得的良好成膜(MFFT)与快硬性之间的平衡最可能是现有技术中未解决的主要问题，并且本专利技术的目的是在原有的混杂聚合物组合物中提供聚结溶剂的特殊用途。在干燥膜期间和之后仍残留的溶剂的选择是室温下快硬性的关键参数。事实上，已发现聚合物特性(单体、硬度、官能度、分子量、交联)主要在涂层的最终硬度而不是硬度形成动力学中起作用。制备PUD的现有技术的方法包括使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为用于聚氨酯预聚物合成的极好的溶剂；所述溶剂为具有高沸点(202℃，760mmHg)的小极性分子并且对于聚合物具有特别好的亲和力。在常规方法中，将在NMP中的聚氨酯预聚物中和并在水中分散，并且未将溶剂从分散体中汽提出去。该方法的另一个优点在于如下事实该加工溶剂用作较硬聚合物分散体用聚结剂并且提供良好的成膜。另一种现有技术的方法采用如前所述相同的方式使用丙酮或甲乙酮，但由于其较低的沸点(56℃，760mmHg)随后可容易地将溶剂从聚合物分散体中汽提出去。在这种情况下，最终的分散体几乎不含残余溶剂。由于不存在溶剂这些分散体提供好得多的快硬性形成。但是，它们可能具有有害的较高最小成膜温度(MFFT)，特别是在室温下用于DI Y施涂时。在这种情况下，应该将聚结剂加入到分散体中以确保良好的成膜。所述聚结剂在现有技术中是公知的，并且通常是具有较高沸点(约200℃，760mmHg)的氧化的溶剂，例如通常是(聚)二醇醚和酯。令人惊奇的是，现已发现在聚氨酯低聚物的合成方法中可将选择的非反应性氧化的聚结剂用于代替NMP，以提供同时具有良好的成膜和改进的快硬性形成的聚合物分散体，而这在合成之后将相同的聚结剂作为配制剂加入到聚合物分散体中时是不能获得的。在本方法中存在丙酮或甲乙酮并不是强制性的。因此，本专利技术的涂料组合物基于(A)在含水介质中并且可由聚氨酯预聚物获得的可交联聚氨酯聚合物的分散体，所述聚氨酯预聚物是以下物质的反应产物(i)至少一种多异氰酸酯，和(ii)至少一种含有至少两个可与异氰酸酯反应的反应性基团的有机化合物，和(iii)至少一种化合物，所述化合物能够与异氰酸酯基团反应并且含有至少一个对于在水中分散和/或交联反应敏感的另外的官能团(iv)在氧化的溶剂中，所述溶剂选自在760mmHg下具有150-250℃的较高沸点并且在聚氨酯的制备过程中对异氰酸酯是化学惰性的聚结剂；将如此获得的聚氨酯预聚物进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含：（Ａ）在含水介质中并且可由聚氨酯预聚物获得的可交联聚氨酯聚合物的分散体，所述聚氨酯预聚物是以下物质的反应产物：（ｉ）至少一种多异氰酸酯，和（ｉｉ）至少一种含有至少两个可与异氰酸酯反应的反应性基团的 有机化合物，和（ｉｉｉ）至少一种化合物，所述化合物能够与异氰酸酯基团反应并且含有至少一个对于在水中分散和／或交联反应敏感的另外的官能团（ｉｖ）在氧化的溶剂中，所述溶剂选自在７６０ｍｍＨｇ下具有１５０－２５０℃的较高沸点并且在 聚氨酯的制备过程中对异氰酸酯是化学惰性的聚结剂；将如此获得的聚氨酯预聚物进一步中和并在水中分散，并且任选随后使其与扩链剂或封端之后含有或不含有残余的官能团的封端剂（ｖ）反应；（Ｂ）交联剂，所述交联剂为具有与聚氨酯聚合物（Ａ） 的官能团反应的官能团的乙烯基型聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M蒂耶勒曼，D邦廷克，V勒纳尔，
申请(专利权)人：氰特表面技术有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]